CN111037398A - 一种基于视觉引导的机械手打磨系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于视觉引导的机械手打磨系统，所述基于视觉引导的机械手打磨系统包括输送线、3D视觉相机和打磨机械手，所述输送线用于输送阳极铜板；所述3D视觉相机用于采集所述输送线上阳极铜板的毛刺坐标，所述打磨机械手用于依据毛刺坐标打磨阳极铜板；本发明的基于视觉引导的机械手打磨系统，能够通过3D视觉相机精确获取毛刺坐标，双侧打磨机械手依据毛刺坐标启动打磨，加快打磨速度，双侧打磨机械手和3D视觉相机的设置有效保证了打磨效率和打磨精准度。

Description

一种基于视觉引导的机械手打磨系统
技术领域
本发明属于打磨技术领域，特别涉及一种基于视觉引导的机械手打磨系统。
背景技术
目前国内铜冶炼厂熔炼的铜水通过浇铸到模具中形成阳极铜板，由于浇铸过程中存在铜水挂边，脱模出来的阳极铜板边缘会存在毛刺。如果毛刺过高，在电解池中会在阳极铜板与阴极铜背板出现短路现象，从而造成无法电解出阴极铜板。
基于以上原因，阳极铜板下线后需要对铜板边缘的毛刺进行处理，传统的处理方式是人工用锤子将边缘毛刺凿掉，但该种去除方式效率低，也存在漏凿现象。因此需要一种能够提升打磨效率的打磨系统。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种基于视觉引导的机械手打磨系统。
一种基于视觉引导的机械手打磨系统，所述基于视觉引导的机械手打磨系统包括输送线、3D视觉相机和打磨机械手；
所述输送线用于输送阳极铜板；
所述3D视觉相机用于采集所述输送线上阳极铜板的毛刺坐标，所述3D视觉相机位于所述输送线的上方，且沿着所述输送线方向延伸设置；
所述打磨机械手设置于所述输送线的侧边，所述打磨机械手用于依据毛刺坐标打磨所述阳极铜板；
所述输送线、所述3D视觉相机和所述打磨机械手均通过仓储控制系统控制运行。
进一步地，所述输送线包括多段链条输送段和辊道输送段，
其中，
所述辊道输送段的两端分别设有多段依次相邻的或一段所述链条输送段，位于所述辊道输送段一侧的所述链条输送段对应视觉工位，所述辊道输送段对应打磨工位，位于所述辊道输送段另一侧的链条输送段用于输送打磨后的阳极铜板。
进一步地，所述3D视觉相机中设置X坐标为所述链条输送段的输送方向，Y坐标为水平面中垂直于所述链条输送段的输送方向，Z坐标为垂直于X坐标和Y坐标构成的平面的方向。
进一步地，所述打磨机械手设置有两个，两个所述打磨机械手分别设置在所述输送线的两侧。
进一步地，所述打磨机械手包括安装座、机械臂和打磨机构，
其中，
所述机械臂安装在所述安装座上，所述机械臂为六自由度机械臂，所述打磨机构安装在所述机械臂远离所述安装座的一端；
所述打磨机构包括固定轴、旋转轴和打磨片，所述固定轴与所述机械臂固定连接，所述旋转轴与所述固定轴转动连接，所述打磨片安装在所述旋转轴远离所述固定轴的一端。
进一步地，所述机械臂上开设有U形口，所述固定轴安装在所述U形口内。
进一步地，所述辊道输送段包括多个传输辊、安装架、传输带和第二电机，
其中，
所述多个传输辊安装在所述安装架上，多个所述传输辊间隔设置；
所述传输带用于带动所述安装架内的多个所述传输辊同时转动，所述传输带位于所述安装架内侧；
所述第二电机通过主动轮带动所述传输带转动。
进一步地，所述基于视觉引导的机械手打磨系统内还设置有粉尘清理装置，所述粉尘清理装置包括滑动架、吹气嘴、气腔和电动推杆，
其中，
所述滑动架为倒U型，且所述滑动架上设有两个固定杆和滑动轨道，所述两个固定杆设置于所述辊道传输段的两侧，所述滑动轨道位于所述辊道输送段的上方，且所述滑动轨道与辊道输送段的输送方向垂直设置；
所述气腔滑动连接在滑动轨道上，所述气腔的一侧壁通过软管连通有加压输气泵，所述气腔远离所述软管的一侧与所述电动推杆连接；
所述电动推杆安装在远离所述软管一侧的固定杆顶端；
所述吹气嘴与所述气腔连通，所述吹气嘴的出气口朝向所述辊道输送段设置；
所述吹气嘴设置有多个，多个所述吹气嘴间隔分布在所述气腔侧面上。
进一步地，所述基于视觉引导的机械手打磨系统内还设置有固定装置，所述固定装置包括伸缩气缸、固定盘、真空泵、输气管和吸盘，
其中，
所述吸盘设置于所述辊道输送段的相邻传输辊之间，所述吸盘通过所述输气管与所述真空泵相连接；
所述吸盘安装在所述固定盘上，所述固定盘与所述伸缩气缸相连接。
进一步地，所述吸盘设置有多个，多个所述吸盘呈矩阵分布，且多个所述吸盘组成的矩阵面积小于阳极铜板的面积；
所述输气管通过总气管与所述真空泵相连通，所述总气管上设置有用于检测阳极铜板吸力的压力传感器；
所述总气管上设置有放气阀。
本发明的基于视觉引导的机械手打磨系统，能够通过3D视觉相机精确获取毛刺坐标，双侧打磨机械手依据毛刺坐标启动打磨，加快打磨速度，双侧打磨机械手和3D视觉相机的设置有效保证了打磨效率和打磨精准度。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明实施例基于视觉引导的机械手打磨系统结构示意图；
图2示出了根据本发明实施例的链条输送段的结构示意图；
图3示出了根据本发明实施例的辊道输送段的侧视结构图；
图4示出了根据本发明实施例的辊道输送段的剖视结构图；
图5示出了根据本发明实施例的打磨机械手的侧视结构图；
图6示出了根据本发明实施例的打磨结构的俯视示意图；
图7示出了根据本发明实施例的粉尘清理装置和固定装置结构示意图。
附图说明：1、输送线；11、链条输送段；111、链条固定架；112、两条链条带；113、齿轮；114、第一控制电机；114、链条连接杆；12、辊道输送段；121、传输辊；122、安装架；123、传输带；124、第二电机；125、主动轮；126、从动轮；2、3D视觉相机；3、打磨机械手；31、安装座；32、机械臂；321、第一支臂；322、第二支臂；323、第三支臂；324、第四支臂；33、打磨机构；331、固定轴；332、旋转轴；333、打磨片；4、粉尘清理装置；41、滑动架；42、吹气嘴；43、气腔；44、电动推杆；45、软管；5、固定装置；51、伸缩气缸；52、固定盘；53、真空泵；54、输气管、55、总气管；56、吸盘。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种基于视觉引导的机械手打磨系统，如图1所示包括输送线1、3D视觉相机2和打磨机械手3。
输送线1用于输送阳极铜板，输送线1包括多段链条输送段11和辊道输送段12，辊道输送段12的两端分别设有多段依次相邻的或一段链条输送段11。位于辊道输送段12一侧的链条输送段11对应视觉工位，所述辊道输送段12对应打磨工位，位于所述辊道输送段12另一侧的链条输送段11用于输送打磨后的阳极铜板，视觉工位处的链条输送段11用于输送浇铸成型的阳极铜板，并将阳极铜板输送至辊道输送段12上。剩余链条输送段11位于辊道输送段12的另一侧，将脱离辊道输送段12的阳极铜板输送至下一工序。位于辊道输送段12同一侧多个链条输送段11连续设置，即相邻链条输送段11之间的间隔小于阳极铜板的宽度，能够持续运输阳极铜板。
视觉工位处设置有3D视觉相机2，3D视觉相机2通过相机架固定在地面上，且3D视觉相机2具体设置在链条输送段11的上方。3D视觉相机2用于扫描链条输送段11上阳极铜板的信息，在铜板输送的过程对铜板进行立体扫描，获取深度信息，记录阳极铜板边缘毛刺坐标。
3D视觉相机2扫描时，设置X坐标为链条输送段11的输送方向，Y坐标为水平面中垂直于输送方向，Z坐标为垂直于X坐标和Y坐标构成的平面的方向。即可通过X坐标信息获知阳极铜板的长度信息，通过Y坐标获知阳极铜板的宽度信息，通过Z坐标获知阳极铜板的高度信息。若铜板边缘有毛刺，则同样获取毛刺的X、Y和Z处坐标。
每段链条输送段11包括链条固定架111、两条链条带112、多个齿轮113和第一电机114，如图2所示。链条固定架111通过化学螺栓固定于地面上，链条固定架111设置有两列，且链条固定架111的数目与齿轮113的数目相同，多个齿轮113同样设置有两列，且每列齿轮113均设置在两列链条固定架111相对的一侧，每列齿轮113上分别套设同一条链条带112，两条链条带112之间通过多个链条连接杆114相连接。
两列齿轮113的同步转动可通过以下方式中的任意一种：
采用与链条带112垂直设置的齿轮轴，连接两个位于不同列的齿轮113，实现其中一个齿轮113转动，能够通过齿轮轴带动另一列的齿轮113同步转动。此时只需任选一个齿轮113通过第一电机114控制运行，即可实现两边链条同时传动，第一控制电机114通过电机架固定于地面上。
还可采用设置两个转速相同的第一电机114，分别控制两列齿轮113，即选择一列中的一个齿轮113由第一电机114控制，在另一列中选择一个齿轮113由另一第一电机114控制，再设置两个电机转速相同，即可实现两列链条带112的传动速度相同。
辊道输送段12为打磨工位段，所述辊道输送段12通过第二电机124控制运行，第一电机114和第二电机124均通过PLC控制系统控制，实现自动启停轨道输送段和链条输送段11，并依据生产需求调整轨道输送段和链条输送段11的运输速度。
如图3和图4所示，辊道输送段12包括多个传输辊121、位于传输辊121两侧的安装架122、用于带动传输辊121转动的传输带123和控制传输辊121转动的第二电机124。
多个传输辊121对齐排列，且相邻传输辊121之间设置一定的间隙。
传输带123设置在多个传输辊121的一侧，传输带123的两端设置有主动轮125，且传输带123通过两端的主动轮125绷紧，每个主动轮125通过第二电机124控制转动。每个传输辊121同轴连接有一个从动轮126，从动轮126均设置在传输带123的内侧，且与传输带123的内侧面紧密贴合，多个从动轮126分布在两个主动轮125之间。其中一个安装架122位于传输带123远离传输辊121的一侧，实现对主动轮125和从动轮126进行支撑，即传输辊121的转轴和主动轮125的转轴均转动连接在该侧的安装架122上，且该侧安装架122套设在传输带123外侧，对传输带123进行保护，第二电机124固定在安装架122远离传输带123的一侧。另一侧安装架122靠近传输带123设置，用于支撑传输辊121的转轴另一端。
每个传输辊121之间设置有一定间隙，每个传输辊121安装在传输带123的外侧面上，且与传输带123垂直设置。
在打磨工位段处设置有两个打磨机械手3，两个打磨机械手3分别分布在辊道输送机的两侧，打磨机械手3与3D视觉相机2均通过WCS(仓储控制系统)控制，且WCS(仓储控制系统)同样与控制链条输送段11和辊道输送段12传送速度的PLC控制系统相连接。WCS(仓储控制系统)系统获知阳极铜板脱离3D视觉相机2后传输的距离，依据传输距离启动打磨机械手3。
如图5所示，打磨机械手3为六自由度机械手，能够全方位调整打磨方向。打磨机械手3包括安装座31、机械臂32和打磨机构33。安装座31安装于在地面上，械臂设置在安装座31上，机械臂32由四个可以相互转动的支臂连接，分别为第一支臂321、第二支臂322、第三支臂323和第四支臂324。
其中，第一支臂321安装在安装座31上，能够沿着安装座31的轴线旋转，第一支臂321远离安装座31的一端铰接有第二支臂322，第二支臂322能够围绕与第一支臂321的铰接处转动。第三支臂323与第二支臂322远离第一支臂321的一端相铰接，第三支臂323能够围绕与第二支臂322的铰接处转动。第四支臂324与第三支臂323远离第二支臂322的一端转动连接，第四支臂324能够以与第三支臂323的连接面为支撑，围绕自身的轴线转动，第四支臂324远离第三支臂323的一端开设有U形口。通过第一支臂321、第二支臂322、第三支臂323和第四支臂324的设置，实现机械臂32能够旋转运动、调整机械臂32朝向同时能够延伸机械臂32的高度或长度，实现机械臂32能够进行六自由度运动。
如图6所示，打磨机构33包括：固定轴331、旋转轴332和打磨片333，固定轴331安装在U形口内，固定轴331通固定销与第四支臂324固定连接。固定轴331位于U形孔外部的一端与旋转轴332转动连接，转动轴远离固定轴331的一端固定有打磨片333。
转动轴和机械臂32均通过WCS(仓储控制系统)控制运行，控制转动轴和机械臂32的启动、调整角度、控制转速等功能。
如图7所示，机械手打磨系统内还设置有粉尘清理装置4和固定装置5，能够在阳极铜板打磨过程中固定阳极铜板位置，及时清理打磨粉尘。
粉尘清理装置4包括滑动架41、吹气嘴42、气腔43和电动推杆44。滑动架41为倒U型，滑动架41的两个固定杆分布在辊道传输段的两侧，滑动架41的滑动轨道位于辊道输送段12的上方，且辊道输送段12的输送方向垂直设置。气腔43滑动连接在滑动轨道上，气腔43的一侧壁通过软管45连通有加压输气泵。加压输气泵通过抽取外部气体进入输气加压罐中，加压后的气体从吹气嘴42中喷出，将打磨出的粉尘吹离阳极铜板，避免粉尘对打磨片333工作产生干扰。
气腔43远离软管45的一侧连接有电动推杆44，电动推杆44安装在滑动架41远离软管45一侧的固定杆顶端，通过电动推杆44的设置，实现气腔43能够沿着滑动架41的滑动导轨往复运动，配合辊道输送段12两侧打磨机械手3，即时清理粉尘。
吹气嘴42设置有多个，吹气嘴42安装在气腔43上，与气腔43相连通，多个吹气嘴42的出气口均朝向辊道传输段设置，但分别朝向不同方向，实现最大面积的清理粉尘。
固定装置5，用于固定阳极铜板便于打磨机械手3运行。固定装置5设置在辊道输送段12的底部，且位于两个打磨机械手3之间。固定装置5包括伸缩气缸51、固定盘52、真空泵53、输气管54和吸盘56。
其中，吸盘56设置有多个，多个吸盘56呈矩阵分布，且由吸盘56组成的矩阵面积小于阳极铜板的面积。
吸盘56设置于相邻传输辊121之间，且吸盘56的初始高度低于传输辊121顶端的，实现阳极铜板运输至设定位置时，吸盘56能与阳极铜板的底端面接触，便于吸附固定阳极铜板。
每个吸盘56对应设置一个输气管54，多个输气管54通过总气管55与真空泵53相连通，所述总气管55上设置有压力传感器，用于检测真空泵53对阳极铜板的吸力，总气管55上还设置有放气阀，用于控制外部气体的进入泄放吸盘56压力。具体的，输气管54为可伸缩的软管45，确保吸盘56上下运动时，输气管54正常运行。
每个吸盘56的下部侧壁设置有固定盘52，固定盘52与吸盘56下部螺纹连接，固定盘52通过伸缩杆与气缸连接，气缸安装在地面上。
固定装置5在阳极铜板输送至打磨点时启动，通过控制气缸推动伸缩杆伸长一定的距离，至吸盘56上升至传输辊121之间与阳极铜板贴合，启动真空泵53使得吸盘56吸附阳极铜板，至压力传感器达到一定阈值后，说明吸盘56的吸附压力达到固定要求，随后启动打磨程序。打磨结束后，打开控制阀，泄放吸盘56压力，再控制吸盘56下降，控制传输辊121继续输送阳极铜板。
通过本发明的机械手打磨系统，在阳极铜板进入辊道输送段12之前通过3D视觉相机2在视觉工位处获取阳极铜板上的毛刺坐标。将坐标信息传输至WCS(仓储控制系统)，当阳极铜板进入打磨工段时，WCS(仓储控制系统)启动固定装置5对阳极铜板进行固定，再启动打磨机械手3，打磨机械手3按照毛刺坐标对阳极铜板进行打磨，同时启动粉尘清理装置4对打磨的粉尘进行清理，至打磨结束后继续启动辊道输送段12传输打磨好的阳极铜板。整个打磨过程无需人工参与，通过3D视觉相机2精确获取毛刺坐标，且设置双侧打磨机械手3，加快打磨速度，有效保证了打磨效率和打磨精准度。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于视觉引导的机械手打磨系统，其特征在于，所述基于视觉引导的机械手打磨系统包括输送线(1)、3D视觉相机(2)和打磨机械手(3)；
所述输送线(1)用于输送阳极铜板；
所述3D视觉相机(2)用于采集所述输送线(1)上阳极铜板的毛刺坐标，所述3D视觉相机(2)位于所述输送线(1)的上方，且沿着所述输送线(1)方向延伸设置；
所述打磨机械手(3)设置于所述输送线(1)的侧边，所述打磨机械手(3)用于依据毛刺坐标打磨所述阳极铜板；
所述输送线(1)、所述3D视觉相机(2)和所述打磨机械手(3)均通过仓储控制系统控制运行。
2.根据权利要求1所述的基于视觉引导的机械手打磨系统，其特征在于，所述输送线(1)包括多段链条输送段(11)和辊道输送段(12)，
其中，
所述辊道输送段(12)的两端分别设有多段依次相邻的或一段所述链条输送段(11)，位于所述辊道输送段(12)一侧的所述链条输送段(11)对应视觉工位，所述辊道输送段(12)对应打磨工位，位于所述辊道输送段(12)另一侧的链条输送段(11)用于输送打磨后的阳极铜板。
3.根据权利要求1或2所述的基于视觉引导的机械手打磨系统，其特征在于，所述3D视觉相机(2)中设置X坐标为所述链条输送段(11)的输送方向，Y坐标为水平面中垂直于所述链条输送段(11)的输送方向，Z坐标为垂直于X坐标和Y坐标构成的平面的方向。
4.根据权利要求1所述的基于视觉引导的机械手打磨系统，其特征在于，所述打磨机械手(3)设置有两个，两个所述打磨机械手(3)分别设置在所述输送线(1)的两侧。
5.根据权利要求1所述的基于视觉引导的机械手打磨系统，其特征在于，所述打磨机械手(3)包括安装座(31)、机械臂(32)和打磨机构(33)，
其中，
所述机械臂(32)安装在所述安装座(31)上，所述机械臂(32)为六自由度机械臂，所述打磨机构(33)安装在所述机械臂(32)远离所述安装座(31)的一端；
所述打磨机构(33)包括固定轴(331)、旋转轴(332)和打磨片(333)，所述固定轴(331)与所述机械臂(32)固定连接，所述旋转轴(332)与所述固定轴(331)转动连接，所述打磨片(333)安装在所述旋转轴(332)远离所述固定轴(331)的一端。
6.根据权利要求5所述的基于视觉引导的机械手打磨系统，其特征在于，所述机械臂(32)上开设有U形口，所述固定轴(331)安装在所述U形口内。
7.根据权利要求2所述的基于视觉引导的机械手打磨系统，其特征在于，所述辊道输送段(12)包括多个传输辊(121)、安装架(122)、传输带(123)和第二电机(124)，
其中，
所述多个传输辊(121)安装在所述安装架(122)上，多个所述传输辊(121)间隔设置；
所述传输带(123)用于带动所述安装架(122)内的多个所述传输辊(121)同时转动，所述传输带(123)位于所述安装架(122)内侧；
所述第二电机(124)通过主动轮(125)带动所述传输带(123)转动。
8.根据权利要求1或2所述的基于视觉引导的机械手打磨系统，其特征在于，所述基于视觉引导的机械手打磨系统内还设置有粉尘清理装置(4)，所述粉尘清理装置(4)包括滑动架(41)、吹气嘴(42)、气腔(43)和电动推杆(44)，
其中，
所述滑动架(41)为倒U型，且所述滑动架(41)上设有两个固定杆和滑动轨道，所述两个固定杆设置于所述辊道传输段的两侧，所述滑动轨道位于所述辊道输送段(12)的上方，且所述滑动轨道与辊道输送段(12)的输送方向垂直设置；
所述气腔(43)滑动连接在滑动轨道上，所述气腔(43)的一侧壁通过软管(45)连通有加压输气泵，所述气腔(43)远离所述软管(45)的一侧与所述电动推杆(44)连接；
所述电动推杆(44)安装在远离所述软管(45)一侧的固定杆顶端；
所述吹气嘴(42)与所述气腔(43)连通，所述吹气嘴(42)的出气口朝向所述辊道输送段(12)设置；
所述吹气嘴(42)设置有多个，多个所述吹气嘴(42)间隔分布在所述气腔(43)侧面上。
9.根据权利要求1或2所述的基于视觉引导的机械手打磨系统，其特征在于，所述基于视觉引导的机械手打磨系统内还设置有固定装置(5)，所述固定装置(5)包括伸缩气缸(51)、固定盘(52)、真空泵(53)、输气管(54)和吸盘(56)，
其中，
所述吸盘(56)设置于所述辊道输送段(12)的相邻传输辊(121)之间，所述吸盘(56)通过所述输气管(54)与所述真空泵(53)相连接；
所述吸盘(56)安装在所述固定盘(52)上，所述固定盘(52)与所述伸缩气缸(51)相连接。
10.根据权利要求9所述的基于视觉引导的机械手打磨系统，其特征在于，所述吸盘(56)设置有多个，多个所述吸盘(56)呈矩阵分布，且多个所述吸盘(56)组成的矩阵面积小于阳极铜板的面积；
所述输气管(54)通过总气管(55)与所述真空泵(53)相连通，所述总气管(55)上设置有用于检测阳极铜板吸力的压力传感器；
所述总气管(55)上设置有放气阀。
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